JP2001138084A - 光ファイバ取付位置調整装置および調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 調整作業者による出力レーザビーム形状の目
視判断に頼ることなく、パワーメータ７の出力変化とい
う客観的な判断により、正確かつ容易に光ファイバ取付
位置調整を行える装置を提供する。 【解決手段】 入射されたレーザビームを伝送して出射
する光ファイバ３と、光ファイバ３の入射端の中心軸を
入射レーザビームの光軸に対して３軸方向に自在に位置
調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段と、光ファ
イバ３から出射されるレーザビーム出力を検出するパワ
ーメータ７と、パワーメータ７のレーザビーム受光部の
前面に配置され、所定形状の開口６ａが形成された開口
部材６と、パワーメータ７が光ファイバから出射される
レーザビームの中央部の円形状レーザビーム出力と外周
部のリング状のレーザビーム出力とを切り替えて検出で
きるように、開口６ａの位置を移動できる開口位置調整
手段８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工機等の
レーザ装置において、レーザ発振器から出射されたレー
ザビームの光ファイバ（ステップインデックスファイ
バ）への入射を最適な状態に調整するための光ファイバ
の取付位置調整装置および光ファイバ取付位置調整方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の光ファイバ取付位置調
整装置の構成を示す側面図である。図において、１はレ
ーザ発振器、２はレーザ発振器から出射されたレーザビ
ーム１０ａを集光するレンズ、１０ｂはレンズ２により
集光されたレーザビーム、３はステップインデックスフ
ァイバ（以下も、単に光ファイバと略す）であって、３
ａはその入射側の光ファイバ、３ｂは出射側の光ファイ
バである。また、４はレーザビーム入射側の光ファイバ
３ａを取り付ける共に、取り付けられた入射側の光ファ
イバ３ａを自在の方向（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方
向）に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整機構
（手段）を設けた入射側光ファイバ取付ホルダであり、
５はレーザビーム出射側の光ファイバ３ｂを取り付ける
出射側光ファイバ取付ホルダである。

【０００３】また、１０１は出射側の光ファイバ３ｂか
ら出射した出射レーザビーム１０ｃを受け止める、例え
ば、パワーメータ等のダンパ（ ｄａｍｐｅｒ：減衰器
）である。尚、ステップインデックスファイバとは、
屈折率がコア（中心部）内では一定であり、コアとクラ
ッド（周辺部）の境界で階段的に変化している光ファイ
バのことである。

【０００４】次に動作について説明する。レーザ発振器
１から出射されたレーザビーム１０ａはレンズ２により
集光されたレーザビーム１０ｂに変換され、入射側光フ
ァイバ取付ホルダ４に取り付けられた入射側の光ファイ
バ３ａに入射する。入射側の光ファイバ３ａから入り、
出射側ファイバ取付ホルダ５に取り付けられた出射側の
光ファイバ３ｂから出射したレーザビーム１０ｃは、パ
ワーメータ等のダンパ１０１に入射する。

【０００５】レーザビームが入射側の光ファイバ３ａへ
入射する時の状態が最適な状態（即ち、入射されるレー
ザビームの光軸と光ファイバ３ａの中心軸が一致し、光
りファイバ内をレーザビームが最も効率良く伝送される
状態）であれば、出射されたレーザビーム１０ｃの形状
が円形になることが判っているので、従来では、ダンパ
１０１上での出射されたレーザビーム１０ｃのビーム強
度分布を赤外線スコープ等で見ながら、入射側の光ファ
イバ３ａを取り付けた入射側ファイバ取付ホルダ４に設
けられている入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）
を用いて入射側の光ファイバ３ａの軸位置を自在の方向
（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向）に位置調整を行うこ
とにより、出射側の光ファイバ３ｂの端部から出射され
たレーザビーム１０ｃの形状が円形になるように調整し
ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べた従来の光
ファイバ取付位置調整装置においては、光ファイバから
出射後の実レーザビームの目視による判断に基づき調整
するため、レーザ出力が高い場合、徐々にレーザ出力を
上昇させながらの繰り返し調整が必要であり、非常に時
間がかかるという問題点があった。また、レーザビーム
が光ファイバへ入射する時の状態を最適な状態にするた
めに、出射されたレーザビームの形状が円形状になるよ
うに作業者の目視判断によって入射側光ファイバ取付ホ
ルダ４に設けられた入射側光ファイバ軸位置調整機構
（手段）によって最適調整位置を行うので、調整作業者
個人の主観的な判断で調整位置が決定されてしまい、調
整精度にばらつきが発生すると共に、この判断をするに
は相当な熟練が必要であるという問題点があった。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、調整作業者の目視判断に頼るこ
となく、レーザビーム出力検出手段であるパワーメータ
の出力変化という極めて客観的な判断で、かつ、極めて
容易に光ファイバ取付位置調整を行うことができる光フ
ァイバ取付位置調整装置および光ファイバ取付位置調整
方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光ファイ
バ取付位置調整装置は、入射されたレーザビームを伝送
して出射する光ファイバの出射側端部から出射されたレ
ーザビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力
検出手段と、上記光ファイバの出射側端部から出射され
るレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビーム
の出力を上記レーザビーム出力検出手段で検出するよう
に設定できる第１の設定手段と、上記光ファイバの出射
側端部から出射されるレーザビームの外周部に現れるリ
ング状のレーザビームの出力を上記レーザビーム出力検
出手段で検出するように設定できる第２の設定手段と、
上記第１あるいは第２の設定手段で設定された状態にお
いて、上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸
に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の
方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段
とを備えたものである。

【０００９】また、この発明に係る光ファイバ取付位置
調整装置は、入射されたレーザビームを伝送して出射す
る光ファイバの出射側端部から出射されたレーザビーム
の出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段
と、上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に
対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方
向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段
と、上記レーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光
部の前面に配置され、所定形状の開口が形成された開口
部材と、上記レーザビーム出力検出手段が上記光ファイ
バの出射側端部から出射されるレーザビームの中央部に
現れる円形状レーザビーム出力と外周部に現れるリング
状のレーザビーム出力とを切り替えて検出することがで
きるように、上記開口部材に形成された開口の位置を移
動させることが可能な開口位置調整手段とを備えたもの
である。

【００１０】また、この発明に係る光ファイバ取付位置
調整装置は、光ファイバの出射側端部から出射されるレ
ーザビームの光軸とレーザビーム出力検出手段のレーザ
ビーム受光部の中心を予め一致させて配置させたもので
ある。

【００１１】また、この発明に係る光ファイバ取付位置
調整装置は、入射されたレーザビームを伝送して出射す
る光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビーム
の光軸とレーザビーム受光部の中心を予め一致させて配
置されると共に、上記光ファイバの出射側端部から出射
されるレーザビームの出力の大きさを検出するレーザビ
ーム出力検出手段と、上記光ファイバに入射されるレー
ザビームの光軸に対して上記光ファイバの入射側端部の
軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ
軸位置調整手段と、上記光ファイバの出射側端部から出
射されるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザ
ビームを通過させるための第１の開口が形成された第１
の開口部材と、上記光ファイバの出射側端部から出射さ
れるレーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビ
ームを通過させるための第２の開口が形成された第２の
開口部材と、上記第１の開口部材と上記第２の開口部材
を上記レーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部
の前面において切り替えて配置し、上記円形状のレーザ
ビームまたは上記リング状のレーザビームのいずれか一
方を上記レーザビーム受光部に入射させる開口部材切替
手段とを備えたものである。

【００１２】また、この発明に係る光ファイバ取付位置
調整装置は、レーザビーム出力検出手段からの出力値に
応じて、入射側光ファイバ軸位置調整手段を自動制御す
る自動制御手段をさらに備えたものである。

【００１３】また、この発明に係る光ファイバ取付位置
調整方法は、光ファイバの出射側端部から出射されるレ
ーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームの出
力をレーザビーム出力検出手段で検出できるように設定
するステップと、この状態で上記入射されたレーザビー
ムの光軸に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置
を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置
調整手段を用いて、上記円形状のレーザビームの出力が
極大となるように上記光ファイバの入射側端部の軸位置
を調整するステップと、上記光ファイバの出射側端部か
ら出射されるレーザビームの外周部に現れるリング状の
レーザビームの出力を検出できるように設定するステッ
プと、この状態で上記入射側光ファイバ軸位置調整手段
を用いて、上記リング状のレーザビームの出力が極小値
となるように上記光ファイバの入射側端部の軸位置を調
整するステップとを有したものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面に基
づいて説明する。尚、従来と同一符号は従来のものと同
一あるいは相当のものを表す。 実施の形態１．図１は、この発明の一実施の形態におけ
る光ファイバ取付位置調整装置の概略構成を示す図であ
り、図１（ａ）は全体構成を示す側面図、図１（ｂ）は
図１（ａ）の全体構成のうち出射側光ファイバ取付ホル
ダ５あるいはパワーメータ７等からなる出力部側を上側
から見た場合の部分上面図である。図において、１はレ
ーザ発振器、２はレーザ発振器から出射されたレーザビ
ーム１０ａを集光するレンズ、１０ｂはレンズ２により
集光されたレーザビーム、３はステップインデックスフ
ァイバ（以下、光ファイバと略す）であって、３ａはそ
の入射側の光ファイバ、３ｂは出射側の光ファイバであ
る。

【００１５】また、４はレーザビーム入射側の光ファイ
バ３ａを取り付けると共に、取り付けられた入射側の光
ファイバ３ａを自在の方向（例えばＸ、Ｙ、Ｚの３軸方
向）に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整機構
（手段）を設けた入射側光ファイバ取付ホルダであり、
５はレーザビーム出射側の光ファイバ３ｂを取り付けた
出射側光ファイバ取付ホルダである。また、６は中心に
所定大きさの径を有した円形状の開口（穴）６ａが形成
された開口部材、７は出射側の光ファイバ３ｂから出射
したレーザビーム１０ｃの出力を検出するパワーメータ
（レーザビーム出力検出手段）である。また、８は開口
部材６とパワーメータ７を取り付け、出射側の光ファイ
バ３ｂを取り付けた出射側ファイバ取付ホルダ５に対し
て相対的に所定方向（例えば、矢印で図示されたような
水平方向）に開口部材６の位置（即ち、開口６ａの位
置）を可変できる開口位置調整機構（手段）、９はパワ
ーメータ７の値を表示するテスタである。

【００１６】次に動作について説明する。レーザ発振器
１から出射されたレーザビーム１０ａはレンズ２により
集光されたレーザビーム１０ｂに変換され、入射側ファ
イバ取付ホルダ４に取り付けられた光ファイバ３ａに入
射する。入射側の光ファイバ３ａから入り、出射側ファ
イバ取付ホルダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ
３ｂから出射したレーザビーム１０ｃは、開口部材６の
開口６ａを通過してパワーメータ（レーザビーム出力検
出手段）７に入射し、その出力がテスタ９によって表示
される。ここで、開口部材６とパワーメータ７は、それ
ぞれの中心を一致させて開口位置調整機構（手段）８に
取り付けられている。

【００１７】図２は、出射側の光ファイバ３ｂから出射
されるレーザビーム１０ｃの断面形状を説明するための
図である。入射側の光ファイバ３ａとレンズ２により集
光されたレーザビーム１０ｂの光軸が一致するように調
整されている場合、光ファイバ３ｂから出射されたレー
ザビーム１０ｃは図２（ａ）に示すように円形状のビー
ムとなる。しかし、光ファイバ３ａとレーザビーム１０
ｂの光軸が一致するように調整されていない場合、図２
（ｂ）に示すように円形状のレーザビームとその外周部
にリング状に拡がるレーザビームの２つのレーザビーム
が現れてくる。

【００１８】尚、光ファイバ（ステップインデックスフ
ァイバ）の特性上、光ファイバから出射されるリング状
のレーザビーム角度は一義的に決まるので、出射側の光
ファイバ３ｂの出射端面から開口位置調整機構（手段）
８のレーザビームが照射される面までの距離が決めれ
ば、リング状のレーザビームが現れる位置（即ち、円形
状のレーザビームの中心からの半径方向の距離）は予め
わかる。このリング状に拡がるレーザビームが現れ始め
ると、即ち、光ファイバ３ａとレーザビーム１０ｂの光
軸が調整されていないと、レーザビームの光ファイバ伝
送効率は減少し始める。

【００１９】従って、入射側の光ファイバ３ａとこれに
入射される集光されたレーザビーム１０ｂの光軸が一致
していない時に現れるリング状に拡がるレーザビームの
強さ（出力）をパワーメータ７にて検出し、この検出値
が最小（即ち、リング状のレーザビームの出力値がほと
んど検出されない状態）になるように入射側の光ファイ
バ取付ホルダ４に設けられている入射側光ファイバ軸位
置調整機構（手段）を調整することによって、光ファイ
バ３ａの光軸と入射されるレーザビーム１０ｂとの光軸
を正確に一致させる調整が可能になる。

【００２０】次に、本実施の形態１における光ファイバ
取付位置調整装置における取付位置調整方法について説
明する。まず、出射側光ファイバ取付ホルダ５に取り付
けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸と開口６ａおよ
びパワーメータ７の中心軸を一致させ、開口６ａを通過
するレーザビーム１０ｃの出力をすべてパワーメータ７
で検出できるようにしておく。ここで、レーザ発振器１
からレーザビーム１０ａを出射させ、入射側の光ファイ
バ３ａを取り付けた入射側の光ファイバ取付ホルダ４に
設けられている入射側光ファイバ軸位置調整機構（手
段）により、入射側の光ファイバ端部の中心軸を、例え
ばＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向にを動かすと、その出力変化が
パワーメータ７で検出され、テスタ９で表示される出力
値は入射側の光ファイバ３ａのＸ、Ｙ、Ｚ各軸方向への
移動量に対して図３に示したような中央部になだらか
（ほぼフラット）な極大値を有した特性を示す。

【００２１】このように、まず、出射側の光ファイバ３
ｂの出射端面から出射されるレーザビーム出力が図３に
示したようなほぼフラットな極大値の範囲内に収まるよ
うに、予め光ファイバ軸位置調整機構（手段）を用いて
調整することを「粗調整」とする。尚、図３は、本実施
の形態１による光ファイバ取付位置調整装置における粗
調整時の出力変化を表す図である。

【００２２】図３において、軸移動量の両端において出
力値が下がり始めるが、これはリング状のビームがすで
に現れ、その度合いが大きいことを示し、入射側の光フ
ァイバ３ａと集光されたレーザビーム１０ｂの光軸が一
致するように調整されていないことを示している。光フ
ァイバ３ａとレーザビーム１０ｂの光軸がある程度一致
するように調整されている範囲は、図３に示した出力値
の極大値がフラットである部分であるが、フラットな領
域が広いので光ファイバ３ａとレーザビーム１０ｂの光
軸が確実に一致するように調整されている正確な位置が
わからない場合が多い。

【００２３】そこで、入射レーザビーム１０ｂの光軸に
対する入射側の光ファイバ３ａの最適な取り付け位置を
正確に見つける方法（微調整）について以下に述べる。
図３に示された出力値がフラットな極大値を示す部分
は、リング状のレーザビームが全く無いというわけでは
なく、調整位置からずれた領域ではわずかに存在してい
る。ただし、円形状のレーザビームの出力が強いため
に、リング状のレーザビームが現れたことによる微小な
レーザビーム出力の減少が現れないだけである。この発
明は、リング状のレーザビームが現れたことによる微小
なレーザビーム出力の減少を測定系を工夫することで検
出することを特徴するものである。

【００２４】図４は、本実施の形態１による光ファイバ
取付位置調整装置における出射側の光ファイバ３ｂから
出射されたレーザビーム１０ｃと開口とのパワーメータ
７の受光部における相対位置を表す図である。前述した
ように、出射側の光ファイバ３ｂの出射端面から開口位
置調整機構（手段）８のレーザビームが照射される面ま
での距離が決まれば、リング状のレーザビームが現れる
位置は予めわかるので、図４に示すようにリング状のレ
ーザビームが現れる位置に開口位置調整機構（手段）８
を動作させて、開口６ａおよびパワーメータ７の中心軸
を合わせる。さらに詳しくは、開口６ａの中心がリング
状レーザビームの径方向の幅のほぼ中央部に位置するよ
うに開口位置調整機構（手段）８を調整する。

【００２５】開口６ａの大きさは、リング状のレーザビ
ームの一部のみを通過させ、円形のレーザビームはほぼ
遮断できる径であれば良い。具体的には、開口６ａの大
きさは、開口６ａの半径をＲ１、円形状のレーザビーム
の半径をＲ２、円形状のレーザビームの中心Ｏからリン
グ状のレーザビームの中央部までの距離をＲ３としたと
き、“ Ｒ１ ＜ Ｒ２ーＲ３ ”の関係を少なくとも満足
し、さらに、開口６ａの直径はリング状のレーザビーム
の幅ｄよりも大きいことが望ましい。

【００２６】図５は、実施の形態１による光ファイバ取
付位置調整装置における微調整時の出力変化を表す図で
あり、図３のフラット部の任意の位置を出発点として、
入射側の光ファイバ取付ホルダ４の入射側光ファイバ軸
位置調整機構（手段）により入射側の光ファイバ３ａ
を、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向へそれぞれ動かして
やると、テスタ９で表示される出力値はＸ、Ｙ、Ｚ各軸
方向の移動量対して、図５に示したように極小値を示
す。この極小値が示すところの意味は、リング状のレー
ザビームの出力が極小値をとるということである。即
ち、入射側の光ファイバ３ａの光軸とこれに入射される
レーザビーム１０ｂの光軸とが一致していることを意味
している。従って、入射側光ファイバ取付ホルダ４に設
けられている入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）
を用いて、入射側の光ファイバ３ａをＸ、Ｙ、Ｚの３軸
方向へそれぞれ移動し、テスタ７で検出されるリング状
のレーザビームの出力が極小値となる位置で入射側の光
ファイバ３ａを固定することにより、最適な調整位置を
正確に行うことができる。

【００２７】このように、光ファイバの取付位置調整に
おいて、まず、出射側の光ファバ取付ホルダ５に取り付
けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸と開口６ａおよ
びパワーメータ７の中心軸を一致させ、開口６ａを通過
するレーザビーム１０ｃの出力をすべてパワーメータ７
で検出できるように設定し、次に、入射側の光ファイバ
取付ホルダ４の入射側光ファイバ軸位置調整手段を用い
て、入射側の光ファイバ３ａの中心軸をＸ、Ｙ、Ｚの３
軸方向へそれぞれ移動し、テスタ７で検出されるレーザ
ビーム１０ｃの出力が極大となるように入射側の光ファ
イバ３ａの取付位置を調整することを「粗調整」とする
ならば、開口位置調整機構（手段）８を動作させてリン
グ状のレーザビームが現れる位置に開口６ａを移動さ
せ、この状態で入射側の光ファイバ取付ホルダ４の入射
側軸位置調整手段を用いて、入射側の光ファイバ３ａの
中心軸をＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向へそれぞれ移動し、テス
タ７で検出されるリング状のレーザビームの出力が極小
値となるように入射側の光ファイバ３ａの位置を調整す
ることは「微調整」になる。本発明では、光ファイバの
調整において、上述のような粗調整と微調整を切り替え
ることにより、正確、かつ、容易にファイバ調整を行う
ことができる。

【００２８】実施の形態２．図６は、実施の形態２によ
る光ファイバ取付位置調整装置の出射側光ファイバ取付
ホルダ５あるいはパワーメータ７等からなる出力部側の
構成を示す図であり、図６（ａ）はその側面図、図６
（ｂ）は上面図である。図において、３ｂはレーザビー
ムが出射される出射側の光ファイバ、５は出射側の光フ
ァイバ３ｂを取り付けた出射側光ファイバ取付ホルダ、
６は中心に所定大きさの径を有した円形状の開口（穴）
６ａが形成された開口部材、７は出射側の光ファイバ３
ｂから出射したレーザビーム１０ｃの出力を検出するパ
ワーメータ（レーザビーム出力検出手段）、２１は開口
部材６位置のみを所定方向に変化させる開口位置調整機
構（手段）、９はパワーメータ７の値を表示するテスタ
である。

【００２９】図６に示した出力部側以外のその他の構成
は、図１に示した実施の形態１における光ファイバ取付
位置調整装置と同じである。前述の実施の形態１におけ
る光ファイバ取付位置調整装置では、開口部材６とパワ
ーメータ７がともに開口位置調整機構（手段）８に取り
付けられており、開口６ａとパワーメータ７の相対的な
位置関係は変化させない構成であった。言い換えれば、
出射側の光ファイバ３ｂに対して開口６ａとパワーメー
タ７の位置が位置調整機構（手段）８によって同時に移
動させられる構成であった。

【００３０】これに対して、本実施の形態２では、図６
に示すように、出射側のファイバ取付ホルダ５に取り付
けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸とパワーメータ
７の相対的な位置関係は変化させずに、開口６ａの位置
のみが変化するような開口位置調整機構（手段）２１を
設けていることを特徴とする。このような構成を採用す
ることにより、出射側の光ファイバ３ｂの光軸中心とパ
ワーメータ７の受光部（出力検出の可能な領域）の中心
を予め一致させておけば、その相対的な位置関係は変化
しないので、パワーメータ７の受光部の直径はリング状
のレーザビームの出力を確実に検出できるだけの大きさ
があればよいことになる。即ち、パワーメータ７の受光
部の直径はパワーメータ７の受光部位置におけるリング
状のレーザビーム外周の直径と同等の大きさがあればよ
い。

【００３１】実施の形態３．図７は、実施の形態３にお
ける光ファイバ取付位置調整装置の出射側光ファイバ取
付ホルダ５あるいはパワーメータ７等からなる出力部側
の構成を示す上面図である。図において、３ｂはレーザ
ビームが出射される出射側の光ファイバ、５は出射側の
光ファイバ３ｂを取り付けた出射側光ファイバ取付ホル
ダ、３１は中央部に所定大きさの径を有した円形状の第
１の開口３１ａが形成された第１の開口部材、３２は周
辺部に所定形状のスリット状の第の開口３２ａが形成さ
れた第２の開口部材、３３は第１の開口部材３１と第２
の開口部材３２の位置を切り替える開口部材切替機構
（手段）、７は出射側の光ファイバ３ｂから出射したレ
ーザビーム１０ｃの出力を検出するパワーメータ（れー
ざビーム出力検出手段）、９はパワーメータ７の値を表
示するテスタである。

【００３２】本実施の形態における光ファイバ取付位置
調整装置の基本的な構成は前述した実施の形態１と同じ
であるが、実施の形態１では出射側光ファイバ取付ホル
ダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸と
開口部材６とパワーメータ７が取り付けられた位置調整
機構（手段）８の相対的な位置関係が変化したのに対
し、本実施の形態では出射側光ファイバ取付ホルダ５に
取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂの光軸とパワー
メータ７の受光部の中心とを予め一致させだ状態でその
相対的な位置関係は変化させず、開口部材切替機構（手
段）３３に取り付けられた２種類の開口（即ち、第１の
開口３１ａ、第２の開口３２ａ）を切り替えることで光
ファイバ位置調整を行うことを特徴とする。

【００３３】図８に本実施の形態の最大の特徴である２
種類の開口３１ａおよび３２ａの形状例を示す。図８
（ａ）は第１の開口部材を示し、図８（ｂ）は第２の開
口部材を示しており、第１の開口部材３１には中心部に
円形状の開口３１ａが形成されており、出射側の光ファ
イバ３ｂから出射される円形状のレーザビームのみもし
くはその一部のみを通過させることができ、リング状の
レーザビームはほぼ遮断する。また、第２の開口部材３
２にはその周辺部にリング状のスリットである第２の開
口３２ａが形成されており、この第２の開口３２ａは出
射側の光ファイバ３ｂから出射されるリング状のレーザ
ビームのみもしくはその一部を通過させることができ、
円形のビームはほぼ遮断する。

【００３４】本実施の形態における光ファイバ位置調整
装置も基本的な調整動作は実施の形態１とほぼ同様であ
り、粗調整を行うときは開口部材切り替え機構（手段）
３３を動かし、中心部に第１の開口３１ａが形成された
第１の開口部材３１をパワーメータ７の前に挿入する。
このとき、レーザ発振器１からレーザビーム１０ａを出
射させ、入射側の光ファイバ３ａを取り付けた入射側光
ファイバ取付ホルダ４の入射側光ファイバ軸位置調整機
構（手段）を用いて入射側の光ファイバ３ａの中心軸を
光ファイバに入射されるレーザビーム１０ｂの光軸に対
して、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向へ動かすと、その
出力がパワーメータ７で検出され、テスタ９で表示され
る出力値はＸ、Ｙ、Ｚの各軸において図３のように極大
値を示す。

【００３５】また、微調整を行うときは開口部材切り替
え機構（手段）３３を動かし、リング状のスリットであ
る第２の開口３２ａが形成された第２の開口部材３２を
パワーメータ７の前に挿入する。この状態で、図３のフ
ラット部の任意の位置を出発点として、入射側の光ファ
イバ３ａを取り付けた入射側ファイバ取付ホルダ４の入
射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）を用いて入射側
の光ファイバ３ａの中心軸を光ファイバに入射されるレ
ーザビーム１０ｂの光軸に対して、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ
の３軸方向へ動かすと、テスタ９で表示される出力値は
Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸において図５のように極小値を示す。

【００３６】極小値が示すところの意味は、出射側の光
ファイバ３ｂから出射されたリング状のレーザビームの
出力が極小値をとるということであり、従って、正確な
調整位置を見つけることができる。このように、本実施
の形態による光ファイバ位置調整装置においては、開口
部材切り替え機構（手段）３３を用いて２種類の開口を
使い粗調整と微調整を簡単に切り替えることができるの
で、実施の形態１の場合に比べてさらに容易に光ファイ
バ位置調整を行うことができる。尚、本実施の形態３で
はリング状のスリットである第２の開口の形状として、
図８（ｂ）に示したような４分割されたリング形状の例
を示したが、第２の開口の形状はこれに限られるもので
はなく、リング状のレーザビームのみもしくはその一部
を通過させることができる開口形状であれば、同様の効
果が得られることは言うまでない。

【００３７】実施の形態４．図９は、この発明の実施の
形態４における光ファイバ取付位置調整装置の概略構成
を示す図であり、図９（ａ）は全体構成を示す側面図、
図９（ｂ）は図１（ａ）の全体構成のうち出射側光ファ
イバ取付ホルダ５あるいはパワーメータ７等からなる出
力部側を上側から見た場合の部分上面図である。図にお
いて、１はレーザ発振器、２はレーザ発振器から出射さ
れたレーザビーム１０ａを集光するレンズ、１０ｂはレ
ンズ２により集光されたレーザビーム、３は光ファイバ
（ステップインデックスファイバ）であって、３ａはそ
の入射側の光ファイバ、３ｂは出射側の光ファイバであ
る。

【００３８】また、４はレーザビーム入射側の光ファイ
バ３ａを取り付けると共に、取り付けられた入射側の光
ファイバ３ａの中心軸を自在の方向（例えば、Ｘ、Ｙ、
Ｚの３軸方向）に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位
置調整機構（手段）を設けた入射側光ファイバ取付ホル
ダであり、５はレーザビーム出射側の光ファイバ３ｂを
取り付けた出射側光ファイバ取付ホルダである。

【００３９】また、６は中心に所定大きさの径を有した
円形状の開口６ａが形成された開口部材、７は出射側の
光ファイバ３ｂから出射したレーザビーム１０ｃの出力
を検出するパワーメータである。また、８は開口部材６
とパワーメータ７を取り付け、出射側の光ファイバ３ｂ
を取り付けた出射側ファイバ取付ホルダ５に対して相対
的に所定方向（例えば、矢印で図示されたような水平方
向）に開口部材６の位置（即ち、開口６ａの位置）を可
変できる開口位置調整機構（手段）、９はパワーメータ
７の値を表示するテスタである。

【００４０】前述した実施の形態１における光ファィバ
取付位置調整装置では、入射側の光光ファイバ３ａを取
り付けた入射側光ファイバ取付ホルダ４の入射側光ファ
イバ軸位置調整機構（手段）は手動で行うものであった
のに対して、本実施の形態４における光ファィバ取付位
置調整装置では手動のかわりに圧電素子や小型高性能モ
ータからなる自動制御機構（手段）４０を設け、これに
より入射側光ファイバ軸位置調整機構（手段）の動作を
制御し、入射側の光ファイバの中心軸を方向へ（例え
ば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向へ）自動的に位置調整を行う
ことを特徴とするものである。

【００４１】基本的な動作は実施の形態１とほぼ同様で
あり、粗調整を行うときは、まず出射側の光ファイバ取
付ホルダ５に取り付けられた出射側の光ファイバ３ｂの
光軸と開口６ａおよびパワーメータ７の中心軸を一致さ
せておき、開口６ａを通過するレーザビーム１０ｃの出
力をすべてパワーメータ７で検出できるようにしてお
く。ここで、レーザ発振器１からレーザビーム１０ａを
出射させ、入射側の光ファイバ３ａを取り付けた入射側
光ファイバ取付ホルダ４の入射側光ファイバ軸位置調整
機構（手段）を自動制御機構（手段）４０により自動的
に動かしてやる。自動制御機構（手段）４０とテスタ９
は連動しており、テスタ９で表示される出力値が極大値
を示すまで自動制御機構（手段）４０は入射側光ファイ
バ軸位置調整機構（手段）を制御して、入射側の光ファ
イバ３ｂの中心軸を自在の方向（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの
３軸方向）へ自動的に動かす。

【００４２】粗調整が完了すれば、次は微調整に移るの
であるが、このときはリング状のレーザビームの位置に
開口位置調整機構（手段）８を動作させて、開口６ａお
よびパワーメータ７の中心軸を合わせる。開口６ａの大
きさは、リング状のレーザビームの一部のみを通過さ
せ、円形状のレーザビームはほぼ遮断できる径であれば
良い。この状態で、自動制御機構（手段）４０は入射側
の光ファイバ３ａを取り付けた入射側ファイバ取付ホル
ダ４の入射側ファイバ軸位置調整機構（手段）を制御し
て、入射側の光ファイバ３ｂの中心軸を自在の方向（例
えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向）へ自動的に動かす。

【００４３】自動制御機構（手段）４０とテスタ９は連
動しており、自動制御機構（手段）４０はテスタ９から
の出力に基づいて、テスタ９で表示される出力値が極小
値を示すまで、入射側光ファイバ軸位置調整機構（手
段）を自動的に制御する。極小値が示すところの意味
は、リング状ビームの出力が極小値をとるということで
あり、従って、正確な調整位置を見つけることができ
る。本実施の形態では、このような構成を採用すること
により、光ファイバ取付位置調整作業（即ち、入射され
るレーザビームの光軸と光ファイバの中心軸を正確に一
致させるための光ファイバ軸位置調整作業）において、
人間が介在することがなく、定量的に、かつ、短時間の
うちにファイバの取付位置を容易に調整することが可能
になる。

【００４４】尚、本実施の形態では、実施の形態１にお
ける光ファィバ取付位置調整装置に自動制御機構（手
段）４０を取り付けた場合について説明したが、実施の
形態２あるいは実施の形態３における光ファィバ取付位
置調整装置３にこのような自動制御機構（手段）４０を
取り付けても同様の効果が得られる。また、自動制御機
構（手段）４０は、テスタ９の出力値ではなく、直接パ
ワーメータ７の出力値に基づいて入射側光ファイバ軸位
置調整機構（手段）を制御する構成であつてもかまわな
い。

【００４５】

【発明の効果】この発明に係る光ファイバ取付位置調整
装置によれば、入射されたレーザビームを伝送して出射
する光ファイバの出射側端部から出射されたレーザビー
ムの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段
と、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビー
ムの中央部に現れる円形状のレーザビームの出力をレー
ザビーム出力検出手段で検出するように設定できる第１
の設定手段と、光ファイバの出射側端部から出射される
レーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビーム
の出力をレーザビーム出力検出手段で検出するように設
定できる第２の設定手段と、第１あるいは第２の設定手
段で設定された状態において、光ファイバに入射される
レーザビームの光軸に対して光ファイバの入射側端部の
軸位置を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ
軸位置調整手段とを備えたので、まず、第１の設定手段
で設定された状態において、円形状のレーザビーム出力
をレーザビーム出力検出手段（例えば、パワーメータ）
で検出して入射側光ファイバ軸位置の粗調整を行った
後、次に、第２の設定手段で設定された状態において、
入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバの中
心軸の位置が適正に調整されていない場合に現れるリン
グ状のレーザビームの出力変化をレーザビーム出力検出
手段で検出して入射側光ファイバ軸位置の微調整を行う
ことが可能となり、レーザビーム出力検出手段の出力値
に基づく客観的・定量的な判断で、正確かつ容易に光フ
ァイバ取付位置の調整を行え光ファイバ取付位置調整装
置を提供できる。

【００４６】また、この発明に係る光ファイバ取付位置
調整装置によれば、入射されたレーザビームを伝送して
出射する光ファイバの出射側端部から出射されたレーザ
ビームの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出
手段と、光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に
対して光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に
位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段と、レ
ーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の前面に
配置され、所定形状の開口が形成された開口部材と、レ
ーザビーム出力検出手段が上記光ファイバの出射側端部
から出射されるレーザビームの中央部に現れる円形状レ
ーザビーム出力と外周部に現れるリング状のレーザビー
ム出力とを切り替えて検出することができるように、開
口部材に形成された開口の位置を移動させることが可能
な開口位置調整手段とを備えたので、まず、円形状のレ
ーザビーム出力をレーザビーム出力検出手段（例えば、
パワーメータ）で検出して入射側光ファイバ軸位置の粗
調整を行った後、次に、入射されるレーザビームの光軸
に対して光ファイバの中心軸の位置が適正に調整されて
いない場合に現れるリング状のレーザビームの出力変化
をレーザビーム出力検出手段で検出して入射側光ファイ
バ軸位置の微調整を行うことが可能となり、レーザビー
ム出力検出手段の出力値に基づく客観的・定量的な判断
で、正確かつ容易に光ファイバ取付位置の調整を行える
光ファイバ取付位置調整装置を提供できる。

【００４７】また、この発明に係る光ファイバ取付位置
調整装置によれば、光ファイバの出射側端部から出射さ
れるレーザビームの光軸とレーザビーム出力検出手段の
レーザビーム受光部の中心を予め一致させて配置してい
るので、レーザビーム出力検出手段（パワーメータ）の
受光部の直径はレーザビーム出力検出手段の受光部位置
におけるリング状のレーザビーム外周の直径と同等の大
きさがあればよい。従って、受光部面積の小さい安価な
レーザビーム出力検出手段（パワーメータ）を用いて
も、入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバ
の中心軸の位置が適正に調整されていない場合に現れる
リング状のレーザビームの出力変化をレーザビーム出力
検出手段（例えば、パワーメータ）で検出することが可
能であり、レーザビーム出力検出手段の出力値に基づく
客観的な判断で、正確かつ容易に光ファイバ取付位置の
調整を行える安価な光ファイバ取付位置調整装置を提供
できる。

【００４８】また、この発明に係る光ファイバ取付位置
調整装置によれば、入射されたレーザビームを伝送して
出射する光ファイバの出射側端部から出射されるレーザ
ビームの光軸とレーザビーム受光部の中心を予め一致さ
せて配置されると共に、光ファイバの出射側端部から出
射されるレーザビームの出力の大きさを検出するレーザ
ビーム出力検出手段と、光ファイバに入射されるレーザ
ビームの光軸に対して光ファイバの入射側端部の軸位置
を自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置
調整手段と、光ファイバの出射側端部から出射されるレ
ーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームを通
過させるための第１の開口が形成された第１の開口部材
と、光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビー
ムの外周部に現れるリング状のレーザビームを通過させ
るための第２の開口が形成された第２の開口部材と、第
１の開口部材と第２の開口部材をレーザビーム出力検出
手段のレーザビーム受光部の前面において切り替えて配
置し、円形状のレーザビームまたはリング状のレーザビ
ームのいずれか一方をレーザビーム受光部に入射させる
開口部材切替手段とを備えたので、まず、第１の開口部
材が配置された状態において、円形状のレーザビーム出
力をレーザビーム出力検出手段（例えば、パワーメー
タ）で検出して入射側光ファイバ軸位置の粗調整を行っ
た後、次に、第２の開口部材が配置された状態におい
て、入射されるレーザビームの光軸に対して光ファイバ
の中心軸の位置が適正に調整されていない場合に現れる
リング状のレーザビームの出力変化をレーザビーム出力
検出手段で検出して入射側光ファイバ軸位置の微調整を
行うことが可能であり、更に、第１の開口部材と第２の
開口部材の切替は開口部材切替手段により簡単に行うこ
とが可能であり、レーザビーム出力検出手段の出力値に
基づく客観的・定量的な判断で、正確かつ容易に光ファ
イバ取付位置の調整を作業性良く行える光ファイバ取付
位置調整装置を提供できる。

【００４９】また、この発明に係る光ファイバ取付位置
調整装置によれば、レーザビーム出力検出手段からの出
力値に応じて、入射側光ファイバ軸位置調整手段を自動
制御する自動制御手段をさらに備えたので、光ファイバ
取付位置調整作業において、レーザビーム出力検出手段
の出力値を作業者が目で見て判断しながら調整作業を行
うという人間が介在する作業がなくなり、定量的に、か
つ、短時間のうちにファイバの取付位置を容易に調整す
ることが可能な光ファイバ取付位置調整装置を提供でき
る。

【００５０】また、この発明に係る光ファイバ取付位置
調整方法によれば、光ファイバの出射側端部から出射さ
れるレーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビー
ムの出力をレーザビーム出力検出手段で検出できるよう
に設定するステップと、この状態で入射されたレーザビ
ームの光軸に対して光ファイバの入射側端部の軸位置を
自在の方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調
整手段を用いて、円形状のレーザビームの出力が極大と
なるように光ファイバの入射側端部の軸位置を調整する
ステップと、光ファイバの出射側端部から出射されるレ
ーザビームの外周部に現れるリング状のレーザビームの
出力を検出できるように設定するステップと、この状態
で入射側光ファイバ軸位置調整手段を用いて、リング状
のレーザビームの出力が極小値となるように光ファイバ
の入射側端部の軸位置を調整するステップとを有してい
るので、まず、円形状のレーザビーム出力をレーザビー
ム出力検出手段で検出して入射側光ファイバ軸位置の粗
調整を行った後、次に、入射されるレーザビームの光軸
に対して光ファイバの中心軸の位置が適正に調整されて
いない場合に現れるリング状のレーザビームの出力変化
をレーザビーム出力検出手段で検出して入射側光ファイ
バ軸位置の微調整を行うことが可能となり、レーザビー
ム出力検出手段の出力値に基づく客観的・定量的な判断
で、正確かつ容易に光ファイバ取付位置の調整を行える
光ファイバ取付位置調整方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１における光ファイバ取付位置調
整装置の構成を示す図である。

【図２】 出射側の光ファイバから出射されるレーザビ
ームの断面形状を説明するための図である。

【図３】 実施の形態１における光ファイバ取付位置調
整装置における粗調整時の出力変化を表す図である。

【図４】 実施の形態１における光ファイバ取付位置調
整装置における出射されたレーザビームと開口の相対位
置を表す図である。

【図５】 実施の形態１における光ファイバ取付位置調
整装置における微調整時の出力変化を表す図である。

【図６】 実施の形態２における光ファイバ取付位置調
整装置の出力部側の構成を示す図である。

【図７】 実施の形態３における光ファイバ取付位置調
整装置の出力部側の構成を示す図である。

【図８】 実施の形態３における光ファイバ取付位置調
整装置の２種類の開口の形状例を表す図である。

【図９】 実施の形態４における光ファイバ取付位置調
整装置の構成を示す図である。

【図１０】 従来の光ファイバ取付位置調整装置の概略
構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ レンズ ３ 光ファイバ ３ａ 入射側の光ファイバ ３ｂ 出射側の光
ファイバ ４ 入射側光ファイバ取付ホルダ ５ 出射側光ファイバ取付ホルダ ６ 開口部材 ６ａ 開口 ７
パワーメータ ８ 開口位置調整機構（手段） ９ テスタ １０ａ レーザ発振器からの出射レーザビーム １０ｂ レンズで集光されるレーザビーム １０ｃ 出射側光ファイバから出射されるレーザビーム ２１ 開口位置調整機構（手段） ３１ 第１の開口部材 ３１ａ 第１の開口 ３２ 第２の開口部材 ３２ａ 第２の開口 ３３ 開口部材切り替え機構（手段） ４０ 自動制御機構（手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 啓介 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小島 哲夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA04 BA06 DA22 4E068 CA02 CC00 CD08 CE08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射されたレーザビームを伝送して出射
   する光ファイバの出射側端部から出射されたレーザビー
   ムの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段
   と、 上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビー
   ムの中央部に現れる円形状のレーザビームの出力を上記
   レーザビーム出力検出手段で検出するように設定できる
   第１の設定手段と、 上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビー
   ムの外周部に現れるリング状のレーザビームの出力を上
   記レーザビーム出力検出手段で検出するように設定でき
   る第２の設定手段と、 上記第１あるいは第２の設定手段で設定された状態にお
   いて、上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸
   に対して上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の
   方向に位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段
   とを備えたことを特徴とする光ファイバ取付位置調整装
   置。
2. 【請求項２】 入射されたレーザビームを伝送して出射
   する光ファイバの出射側端部から出射されたレーザビー
   ムの出力の大きさを検出するレーザビーム出力検出手段
   と、 上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対し
   て上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に
   位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段と、 上記レーザビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の
   前面に配置され、所定形状の開口が形成された開口部材
   と、 上記レーザビーム出力検出手段が上記光ファイバの出射
   側端部から出射されるレーザビームの中央部に現れる円
   形状レーザビーム出力と外周部に現れるリング状のレー
   ザビーム出力とを切り替えて検出することができるよう
   に、上記開口部材に形成された開口の位置を移動させる
   ことが可能な開口位置調整手段とを備えたことを特徴と
   する光ファイバ取付位置調整装置。
3. 【請求項３】 光ファイバの出射側端部から出射される
   レーザビームの光軸とレーザビーム出力検出手段のレー
   ザビーム受光部の中心を予め一致させて配置させている
   ことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ取付位置
   調整装置。
4. 【請求項４】 入射されたレーザビームを伝送して出射
   する光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビー
   ムの光軸とレーザビーム受光部の中心を予め一致させて
   配置されると共に、上記光ファイバの出射側端部から出
   射されるレーザビームの出力の大きさを検出するレーザ
   ビーム出力検出手段と、 上記光ファイバに入射されるレーザビームの光軸に対し
   て上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に
   位置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段と、 上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビー
   ムの中央部に現れる円形状のレーザビームを通過させる
   ための第１の開口が形成された第１の開口部材と、 上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビー
   ムの外周部に現れるリング状のレーザビームを通過させ
   るための第２の開口が形成された第２の開口部材と、 上記第１の開口部材と上記第２の開口部材を上記レーザ
   ビーム出力検出手段のレーザビーム受光部の前面におい
   て切り替えて配置し、上記円形状のレーザビームまたは
   上記リング状のレーザビームのいずれか一方を上記レー
   ザビーム受光部に入射させる開口部材切替手段とを備え
   たことを特徴とする光ファイバ取付位置調整装置。
5. 【請求項５】 レーザビーム出力検出手段からの出力値
   に応じて、入射側光ファイバ軸位置調整手段を自動制御
   する自動制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれか１項に記載の光ファイバ取付位置
   調整装置。
6. 【請求項６】 光ファイバの出射側端部から出射される
   レーザビームの中央部に現れる円形状のレーザビームの
   出力をレーザビーム出力検出手段で検出できるように設
   定するステップと、 この状態で上記入射されたレーザビームの光軸に対して
   上記光ファイバの入射側端部の軸位置を自在の方向に位
   置調整可能な入射側光ファイバ軸位置調整手段を用い
   て、上記円形状のレーザビームの出力が極大となるよう
   に上記光ファイバの入射側端部の軸位置を調整するステ
   ップと、 上記光ファイバの出射側端部から出射されるレーザビー
   ムの外周部に現れるリング状のレーザビームの出力を検
   出できるように設定するステップと、 この状態で上記入射側光ファイバ軸位置調整手段を用い
   て、上記リング状のレーザビームの出力が極小値となる
   ように上記光ファイバの入射側端部の軸位置を調整する
   ステップとからなることを特徴とする光ファイバ取付位
   置調整方法。